鄭小花，周勝強(qiáng)

(中車株洲電力機(jī)車有限公司，湖南 株洲 412000)

0 引言

隨著第四次工業(yè)革命的到來，現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展直觀地反映出兩大趨勢(shì)：數(shù)字化和智能化，更加強(qiáng)調(diào)設(shè)備與設(shè)備之間的智能感應(yīng)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)分析、推理、決策、控制的功能。以德國“工業(yè)4.0”計(jì)劃為代表，包括美國的“再工業(yè)化”和日本的“復(fù)興戰(zhàn)略”，都有著共同的核心理念：數(shù)字化和智能化貫通工業(yè)生產(chǎn)的各個(gè)環(huán)節(jié)，打破了產(chǎn)品設(shè)計(jì)和制造之間的鴻溝，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品生命周期中的設(shè)計(jì)、制造、裝配、物流等各個(gè)方面的功能，降低設(shè)計(jì)到生產(chǎn)制造之間的不確定性，從而縮短產(chǎn)品設(shè)計(jì)到生產(chǎn)的轉(zhuǎn)化時(shí)間，并且提高產(chǎn)品的可靠性和生產(chǎn)靈活性。

根據(jù)我國的國情，國家實(shí)施了“兩化融合”策略，以信息化帶動(dòng)工業(yè)化，以工業(yè)化促進(jìn)信息化，走新型工業(yè)化道路，其核心就是信息化支撐，追求可持續(xù)發(fā)展模式。在“兩化融合”的基礎(chǔ)上，國家又啟動(dòng)了“中國制造2025”計(jì)劃的準(zhǔn)備工作。中車株洲電力機(jī)車有限公司通過實(shí)施智能制造項(xiàng)目，充分利用現(xiàn)有生產(chǎn)制造資源，實(shí)現(xiàn)資源管理的數(shù)字化、智能化以及生產(chǎn)過程的精益化和信息化等提質(zhì)改造升級(jí)，有效提升關(guān)鍵零部件轉(zhuǎn)向架的生產(chǎn)制造，率先實(shí)現(xiàn)由技術(shù)跟隨到技術(shù)引領(lǐng)的轉(zhuǎn)變，同時(shí)通過信息技術(shù)的拓展，達(dá)成工業(yè)化和信息化的深度融合，推動(dòng)工業(yè)新的革命性變革，建成資源節(jié)約型、環(huán)境友好型企業(yè)。

1 目前存在的問題

目前雖然已經(jīng)構(gòu)建了整個(gè)企業(yè)的信息化平臺(tái)框架，但還沒有得到全面的深層次應(yīng)用，依然存在一系列信息孤島。此外，由于產(chǎn)品制造工藝流程長、工序分散、制造質(zhì)量要求高、產(chǎn)品種類繁多，制造精度和穩(wěn)定性也難以達(dá)到日益提高的產(chǎn)品精度的要求，已經(jīng)不能適應(yīng)目前的生產(chǎn)模式。主要問題集中在制造資源、信息技術(shù)以及質(zhì)量管控手段落后等方面，具體問題如下。

1)基礎(chǔ)設(shè)施配套能力不足。生產(chǎn)設(shè)備老舊，數(shù)字化改造成本高，風(fēng)險(xiǎn)高，無法納入數(shù)字化柔性制造的生產(chǎn)體系，嚴(yán)重影響了生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定性，嚴(yán)重制約了整機(jī)和系統(tǒng)的集成能力。

2)信息系統(tǒng)應(yīng)用程度不夠。三維工程化平臺(tái)和ERP系統(tǒng)總體框架已經(jīng)覆蓋了轉(zhuǎn)向架制造單元管理與生產(chǎn)的主要范圍，但在應(yīng)用深度上還有不足，與實(shí)現(xiàn)智能化工廠目標(biāo)還有一定差距，各種管理與生產(chǎn)系統(tǒng)功能還有待進(jìn)一步擴(kuò)展與完善。

3)信息數(shù)據(jù)流未徹底打通。各業(yè)務(wù)板塊均有信息系統(tǒng)，且已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)計(jì)劃和物料信息向操作者的自動(dòng)下發(fā)，但各設(shè)備仍然是信息孤島，既不接收來自三維工程化平臺(tái)和ERP系統(tǒng)的數(shù)據(jù)，也不實(shí)時(shí)采集數(shù)據(jù)反饋到其他系統(tǒng)，數(shù)字化平臺(tái)的集成度不夠，存在信息孤島現(xiàn)象。

4)物料配送齊套性差。生產(chǎn)物料主要通過人工和半自動(dòng)化形式流轉(zhuǎn)，物流準(zhǔn)時(shí)率、準(zhǔn)確率較低，停工待料的情況時(shí)有發(fā)生。

5)質(zhì)量控制和追溯難度大。現(xiàn)有質(zhì)量管控模式難以滿足市場和業(yè)主的需求。質(zhì)量數(shù)據(jù)手工填寫，現(xiàn)場紙質(zhì)記錄較多，未實(shí)現(xiàn)質(zhì)量在線檢測，檢測數(shù)據(jù)不能自動(dòng)輸出；產(chǎn)品質(zhì)量管控和追溯難度較大。

2 解決方案

2.1 總體技術(shù)思路

智能制造整體技術(shù)結(jié)構(gòu)框架如圖1所示。

圖1 總體技術(shù)思路

通過實(shí)施智能制造，貫通設(shè)計(jì)與生產(chǎn)的各個(gè)環(huán)節(jié)，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品生命周期中的設(shè)計(jì)、制造、裝配、物流等各個(gè)方面的功能，降低設(shè)計(jì)到生產(chǎn)制造之間的不確定性，提高產(chǎn)品質(zhì)量的可靠性。

2.1.1 新建智能化生產(chǎn)線

以工位制為基礎(chǔ)，新建自動(dòng)化程度和信息化集成程度較高的生產(chǎn)線，主要由輪軸智能化生產(chǎn)線、構(gòu)架焊接生產(chǎn)線、制動(dòng)盤組裝生產(chǎn)線、總成生產(chǎn)線等組成。采購了先進(jìn)的加工設(shè)備，如機(jī)械手、焊接機(jī)器人，自動(dòng)擰緊機(jī)、立體倉庫，AGV小車等設(shè)備。

諸如車輪智能化生產(chǎn)線各設(shè)備均能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)定心夾緊。整個(gè)生產(chǎn)線可實(shí)現(xiàn)加工過程實(shí)施追蹤可視化。生產(chǎn)計(jì)劃、尺寸檢測數(shù)據(jù)和設(shè)備參數(shù)等制造信息由生產(chǎn)線中控系統(tǒng)與MES系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)采集和傳輸，生產(chǎn)過程通過MES系統(tǒng)進(jìn)行統(tǒng)一管控。

裝配生產(chǎn)線以工位制進(jìn)行合理設(shè)計(jì)和布局，配置主要由AGV運(yùn)輸系統(tǒng)、螺栓自動(dòng)擰緊系統(tǒng)等工藝裝備。通過AGV進(jìn)行各工位之間物料的轉(zhuǎn)運(yùn)。整個(gè)生產(chǎn)線信息系統(tǒng)具備產(chǎn)品信息數(shù)據(jù)、檢測數(shù)據(jù)、扭矩?cái)?shù)據(jù)等信息的采集與處理等功能。實(shí)現(xiàn)節(jié)拍化流水線作業(yè)，提高生產(chǎn)效率。

2.1.2 擴(kuò)展ERP系統(tǒng)與三維工程化平臺(tái)

2.1.2.1 企業(yè)ERP系統(tǒng)擴(kuò)展方案

對(duì)ERP系統(tǒng)進(jìn)行擴(kuò)展，就是為信息化與工業(yè)融合提供一個(gè)可落地的管理平臺(tái)，為公司經(jīng)營管理者提供一個(gè)最實(shí)時(shí)、最簡潔、最有效的管理工具。

1)實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品履歷、質(zhì)量檢驗(yàn)記錄、不合格品NCR處理等控制管理，有效對(duì)產(chǎn)品的構(gòu)成、加工過程、維保等進(jìn)行完整記錄，把隱形問題顯性化，把車間問題透明化，提升異常事件處理效率和處理質(zhì)量，并可實(shí)時(shí)查看處理過程和處理結(jié)果，建立正向、逆向追溯體系，快速定位質(zhì)量物料的狀態(tài)和范圍。

2)實(shí)現(xiàn)按設(shè)備能力計(jì)劃排程，在生產(chǎn)計(jì)劃下達(dá)之前，實(shí)現(xiàn)獲知設(shè)備的加工能力，合理安排設(shè)備的運(yùn)作，將會(huì)對(duì)生產(chǎn)計(jì)劃的合理性、保障計(jì)劃按預(yù)定節(jié)拍的生產(chǎn)提供極大幫助。

3)實(shí)現(xiàn)與數(shù)控設(shè)備的對(duì)接，獲取設(shè)備實(shí)時(shí)狀態(tài)，參數(shù)是進(jìn)行按設(shè)備能力排程、監(jiān)控生產(chǎn)進(jìn)程、管控產(chǎn)品質(zhì)量的必要保證。

2.1.2.2 三維工程化平臺(tái)擴(kuò)展方案

三維工程化平臺(tái)將從平臺(tái)優(yōu)化完善和推廣應(yīng)用兩方面開展工作，推廣應(yīng)用設(shè)計(jì)、工藝一體化TC系統(tǒng)平臺(tái)，在運(yùn)行的同時(shí)優(yōu)化軟件系統(tǒng)技術(shù)及產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理流程。

1)推廣應(yīng)用。分別用機(jī)車產(chǎn)品、城軌產(chǎn)品在TC平臺(tái)上運(yùn)行。

2)平臺(tái)完善與優(yōu)化。完善技術(shù)平臺(tái)功能模塊，優(yōu)化既有軟件系統(tǒng)技術(shù)及產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理流程。

(1)工藝體系TCM平臺(tái)完善與優(yōu)化。全面梳理公司工藝工作各環(huán)節(jié)的技術(shù)、管理業(yè)務(wù)流程和技術(shù)規(guī)范，結(jié)合TCM系統(tǒng)平臺(tái)的功能模塊，完善各項(xiàng)工藝設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)模版、簽審體系、編碼體系，將工藝設(shè)計(jì)工作與管理流程固化在TCM系統(tǒng)平臺(tái)內(nèi)，以平臺(tái)為載體實(shí)現(xiàn)工藝工作的系統(tǒng)化、標(biāo)準(zhǔn)化。

標(biāo)準(zhǔn)工藝、工位、工步建立與應(yīng)用：在某項(xiàng)目試運(yùn)行的基礎(chǔ)上，分專業(yè)分產(chǎn)品提煉標(biāo)準(zhǔn)工藝、工位、工步。整理試運(yùn)行中出現(xiàn)的軟件系統(tǒng)問題，完善軟件功能及改進(jìn)UI，方便用戶操作，優(yōu)化程序代碼使得TCM系統(tǒng)運(yùn)行安全、穩(wěn)定。

(2)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)完善與優(yōu)化。BOM功能優(yōu)化：EBOM、PBOM、MBOM數(shù)據(jù)同源，通過狀態(tài)標(biāo)識(shí)實(shí)現(xiàn)多個(gè)BOM數(shù)據(jù)的隔離。BOM全配置研究：根據(jù)模塊化設(shè)計(jì)狀況，研究EBOM、PBOM、MBOM配置化管理，ERP中的制造BOM實(shí)現(xiàn)訂單配置。

(3)工藝仿真平臺(tái)應(yīng)用。推進(jìn)焊接、裝配等工藝仿真技術(shù)深入應(yīng)用，完善產(chǎn)品工藝驗(yàn)證，逐步解決產(chǎn)品實(shí)物工藝驗(yàn)證存在的成本高、周期長等問題；開展數(shù)字化廠房虛擬規(guī)劃，實(shí)現(xiàn)整個(gè)廠房布局、工藝路線、物流路線的仿真模擬；搭建工藝系統(tǒng)工藝仿真專用服務(wù)器，建立工藝仿真管理平臺(tái)和產(chǎn)品仿真數(shù)據(jù)庫。

3)重點(diǎn)突破。圍繞智能制造項(xiàng)目，結(jié)合生產(chǎn)線的數(shù)字化提質(zhì)升級(jí)以及物流配送自動(dòng)化，在產(chǎn)品數(shù)據(jù)層面全面應(yīng)用設(shè)計(jì)、工藝、制造一體化數(shù)據(jù)平臺(tái)，在生產(chǎn)制造中實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品數(shù)據(jù)、工藝數(shù)據(jù)、制造數(shù)據(jù)、現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集數(shù)據(jù)鏈的關(guān)聯(lián)應(yīng)用。

2.1.3 集成數(shù)字化平臺(tái)

數(shù)字化平臺(tái)方案構(gòu)架以MES系統(tǒng)作為核心，對(duì)制造單元內(nèi)的制造資源、計(jì)劃、流程等進(jìn)行管控，與產(chǎn)品設(shè)計(jì)緊密關(guān)聯(lián)，通過系統(tǒng)集成，與企業(yè)層和設(shè)備控制層交換數(shù)據(jù)，形成制造決策、執(zhí)行和控制等信息流的閉環(huán)。

1)MES系統(tǒng)方案。通過MES系統(tǒng)接收ERP生產(chǎn)訂單，結(jié)合實(shí)際生產(chǎn)能力進(jìn)行APS高級(jí)排程生產(chǎn)現(xiàn)場作業(yè)執(zhí)行計(jì)劃，運(yùn)用智能手機(jī)終端、Wi-Fi技術(shù)實(shí)現(xiàn)移動(dòng)收貨、派工、開工、完工及報(bào)故障等內(nèi)容。同時(shí)，通過MES系統(tǒng)與三維工程化平臺(tái)系統(tǒng)對(duì)接，實(shí)現(xiàn)工藝作業(yè)指導(dǎo)書、工藝文件、三維圖紙、立體裝配演示等內(nèi)容的無紙化傳遞。MES系統(tǒng)業(yè)務(wù)構(gòu)架如圖2所示。

圖2 MES系統(tǒng)業(yè)務(wù)構(gòu)架

2)制造資源管理系統(tǒng)方案。制造資源的狀態(tài)、能力等信息的獲得是生產(chǎn)數(shù)字化的前提和基礎(chǔ)，制造資源的信息通過設(shè)備數(shù)據(jù)采集卡、二維條碼、RFID射頻、攝像頭、傳感器等手段進(jìn)行采集，通過局域網(wǎng)、無線網(wǎng)、RFID射頻等方式進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，匯總到制造資源管理系統(tǒng)，形成對(duì)設(shè)備管理、工裝工具、運(yùn)輸設(shè)備、人力資源等制造資源在生產(chǎn)過程中信息的實(shí)時(shí)獲取或管理，并實(shí)時(shí)反饋給MES系統(tǒng)進(jìn)行生產(chǎn)計(jì)劃規(guī)劃。

3)自動(dòng)化物流管理系統(tǒng)方案。通過內(nèi)部物聯(lián)網(wǎng)建立，實(shí)現(xiàn)物流信息采集智能化；引入自動(dòng)化立體倉庫、倉儲(chǔ)管理系統(tǒng)(WMS)、AGV小車控制系統(tǒng)與物流仿真系統(tǒng)等現(xiàn)代化物流設(shè)備設(shè)施，通過對(duì)接MES系統(tǒng)接收物流配送計(jì)劃，通過二維碼和RFID射頻標(biāo)簽進(jìn)行物料的自動(dòng)識(shí)別、分揀和記錄，實(shí)現(xiàn)物料在立體倉庫的自動(dòng)化存儲(chǔ)和到工位的自動(dòng)化配送；同時(shí)能夠?qū)ιa(chǎn)過程中異常工位缺料進(jìn)行即時(shí)響應(yīng)，并通過對(duì)物料數(shù)據(jù)的歷史分析，實(shí)施在線仿真的智能調(diào)度，實(shí)現(xiàn)物流可視化；智能匹配生產(chǎn)計(jì)劃和物料需求計(jì)劃，進(jìn)行工位缺料報(bào)警和庫存缺料報(bào)警，以及進(jìn)行庫房統(tǒng)計(jì)分析和報(bào)表輸出。

4)質(zhì)量過程控制系統(tǒng)方案。質(zhì)量過程控制系統(tǒng)關(guān)鍵在于建立產(chǎn)品的電子履歷，實(shí)現(xiàn)制造過程中產(chǎn)品質(zhì)量的可追溯性。由現(xiàn)場作業(yè)人員按照企業(yè)質(zhì)量檢測標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行質(zhì)量數(shù)據(jù)采集、檢驗(yàn)，檢驗(yàn)結(jié)果通過移動(dòng)應(yīng)用端進(jìn)行實(shí)時(shí)記錄，并根據(jù)物料、產(chǎn)品與作業(yè)人員的二維條碼標(biāo)簽進(jìn)行數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)，建立產(chǎn)品對(duì)應(yīng)的質(zhì)量電子履歷，將數(shù)據(jù)反饋到MES系統(tǒng)中進(jìn)行體現(xiàn)，實(shí)現(xiàn)質(zhì)量電子履歷數(shù)據(jù)的記錄、查詢、匯總和分析功能，實(shí)現(xiàn)質(zhì)量過程檢測的實(shí)時(shí)性和可追溯性。

5)現(xiàn)場目視化信息管理系統(tǒng)方案?，F(xiàn)場目視化信息管理系統(tǒng)主要由中央控制室、顯示終端和各種顯示屏看板組成。中央控制室將來自MES系統(tǒng)的生產(chǎn)系統(tǒng)數(shù)據(jù)與三維模型進(jìn)行關(guān)聯(lián)后實(shí)現(xiàn)整個(gè)制造單元的運(yùn)行仿真，并且對(duì)生產(chǎn)異常情況能夠進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)用查看，能夠通過攝像頭直接查看生產(chǎn)異常位置的現(xiàn)場實(shí)際情況；各種看板主要用來數(shù)據(jù)化反饋生產(chǎn)過程中的進(jìn)程、物料、設(shè)備等方面的信息，并能通過云技術(shù)實(shí)現(xiàn)手機(jī)移動(dòng)看板的展示，滿足現(xiàn)場動(dòng)態(tài)隨時(shí)隨地掌控生產(chǎn)信息的需求。

2.1.4 物流配送智能化

智能化物流配送系統(tǒng)包括：自動(dòng)化立體倉庫、AGV控制系統(tǒng)、內(nèi)部物聯(lián)網(wǎng)和集成化物流管理控制系統(tǒng)WMS、物流仿真平臺(tái)。

2.1.4.1 自動(dòng)化立體倉庫

建立自動(dòng)化立體倉庫(見圖3)，倉庫主要包括兩大部分：高層貨架、巷道堆垛機(jī)。輪對(duì)驅(qū)動(dòng)裝置組裝所需的大部分物料(如齒輪箱、環(huán)類件等)均通過自動(dòng)化立體倉庫堆垛機(jī)在庫房進(jìn)行工位工序物料托盤單元化自動(dòng)存儲(chǔ)和取貨。

圖3 自動(dòng)化立體倉庫

自動(dòng)化立體倉庫對(duì)物料采用高架自動(dòng)存取方式，通過巷道堆垛機(jī)對(duì)物料進(jìn)行自動(dòng)存取，提高了出入庫作業(yè)效率。堆垛機(jī)的控制系統(tǒng)通過無線網(wǎng)絡(luò)與其他控制設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，對(duì)堆垛機(jī)運(yùn)行進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，隨時(shí)掌握堆垛機(jī)系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)和作業(yè)參數(shù)，保證巷道堆垛機(jī)高效、穩(wěn)定、可靠地運(yùn)行。

立體倉庫設(shè)計(jì)為存儲(chǔ)2天生產(chǎn)任務(wù)所需的物料，以此作為生產(chǎn)物料的緩沖區(qū)域，有效避免物料異常對(duì)生產(chǎn)進(jìn)度的影響。

2.1.4.2 AGV控制系統(tǒng)

AGV小車由控制系統(tǒng)根據(jù)現(xiàn)場生產(chǎn)節(jié)拍實(shí)現(xiàn)物料從自動(dòng)化立體倉庫自動(dòng)配送到現(xiàn)場各工位，生產(chǎn)區(qū)預(yù)留專門物料通道。生產(chǎn)過程中如出現(xiàn)缺料現(xiàn)象，通過人工觸發(fā)按鈕向倉儲(chǔ)系統(tǒng)傳送缺料請(qǐng)求，系統(tǒng)會(huì)在相應(yīng)的位置發(fā)出聲光報(bào)警提醒，AGV小車根據(jù)人工呼叫要求配送相應(yīng)的物料，包括將空托盤運(yùn)回指定區(qū)域。AGV小車配送能實(shí)現(xiàn)柔性運(yùn)輸，使整個(gè)制造單元的物流運(yùn)輸通暢、快捷、有序。

2.1.4.3 內(nèi)部物聯(lián)網(wǎng)和集成化物流管理控制系統(tǒng)WMS

內(nèi)部物聯(lián)網(wǎng)是通過各種信息傳感設(shè)備及信息自動(dòng)采集與識(shí)別技術(shù)(包括條碼、RFID等)、智能終端定位跟蹤與仿真技術(shù)等的使用，按通信協(xié)議，通過MES、ERP等各種系統(tǒng)接入進(jìn)行信息交換，以實(shí)現(xiàn)物料智能化識(shí)別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理。

集成化物流管理控制系統(tǒng)WMS接受來自ERP系統(tǒng)和MES系統(tǒng)的任務(wù)，并通過管理和調(diào)度所有物流設(shè)備有條不紊地去完成物流系統(tǒng)中各種特定的任務(wù)。

1)通過二維碼和RFID射頻標(biāo)簽實(shí)現(xiàn)物料流轉(zhuǎn)過程中數(shù)據(jù)采集。依托二維碼技術(shù)和RFID射頻識(shí)別技術(shù)獲取入庫、檢驗(yàn)、出庫、倉位、工位配送運(yùn)輸和自制件加工流轉(zhuǎn)各個(gè)環(huán)節(jié)的物料信息。通過數(shù)據(jù)收集，系統(tǒng)能夠準(zhǔn)確掌握生產(chǎn)物料、配送設(shè)備和自動(dòng)化立體倉庫的即時(shí)信息。

2)通過搭建倉庫到車間現(xiàn)場的無線網(wǎng)絡(luò)全覆蓋，開發(fā)移動(dòng)客戶端應(yīng)用直接訪問ERP、WMS等系統(tǒng)，使得員工可以直接使用平板電腦，通過無線網(wǎng)絡(luò)連接信息系統(tǒng)，在作業(yè)現(xiàn)場完成相應(yīng)的數(shù)據(jù)處理，達(dá)到物料流轉(zhuǎn)全過程的數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)處理，實(shí)現(xiàn)信息流與實(shí)物流的完美統(tǒng)一。

3)實(shí)現(xiàn)庫存齊套性分析功能，通過工序二維碼、物料二維碼標(biāo)簽，在物料配送至生產(chǎn)單位前進(jìn)行工序(工位)物料的齊套性分析，以便及時(shí)響應(yīng)設(shè)計(jì)變更以及生產(chǎn)計(jì)劃變更的需求。

4)通過移動(dòng)終端應(yīng)用實(shí)現(xiàn)運(yùn)輸轉(zhuǎn)運(yùn)數(shù)字化。根據(jù)ERP系統(tǒng)下達(dá)的生產(chǎn)計(jì)劃和MES系統(tǒng)制定的配送計(jì)劃，將物料配送計(jì)劃傳輸至各AGV小車的信息接收平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)物料輸送信息自動(dòng)記錄，及時(shí)反饋，提高可追溯性。

2.1.4.4 物流仿真系統(tǒng)

物流模擬仿真系統(tǒng)從整個(gè)制造單元的倉儲(chǔ)和物流進(jìn)行仿真，廠房物流通道物流量分析、路口擁堵時(shí)間分析、生產(chǎn)產(chǎn)能驗(yàn)證和優(yōu)化、生產(chǎn)過程中的物流瓶頸仿真和優(yōu)化等，通過實(shí)時(shí)的數(shù)據(jù)監(jiān)控、對(duì)比分析，驗(yàn)證物流配送規(guī)劃的合理性和配送效率，能夠?qū)ξ锪鬟^程與調(diào)度進(jìn)行不斷優(yōu)化，對(duì)生產(chǎn)單元異常需求作出及時(shí)響應(yīng)。

2.1.4.5 MES與WMS集成

1)MES系統(tǒng)按照生產(chǎn)計(jì)劃將物料需求計(jì)劃通過系統(tǒng)接口傳遞至WMS系統(tǒng)中。

2)WMS系統(tǒng)應(yīng)按照物料需求計(jì)劃，提前按最小配送單元(原則上應(yīng)是工序)的物料進(jìn)行整合并存放在同一儲(chǔ)存容器(托盤等)中，若需要存放多個(gè)儲(chǔ)存容器中，系統(tǒng)自動(dòng)記錄該工序物料存放的所有儲(chǔ)存容器。

3)WMS系統(tǒng)依據(jù)MES系統(tǒng)傳遞過來的物料需求計(jì)劃，設(shè)置好配送提前期(即依據(jù)需求時(shí)間提前多少時(shí)間開始進(jìn)行自動(dòng)配送)制訂物料配送計(jì)劃，并自動(dòng)發(fā)送相應(yīng)的配送指令給自動(dòng)化立體庫。

4)自動(dòng)化立體庫依據(jù)配送計(jì)劃，將配送指令傳輸至各AGV小車的信息接收平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)工序物料的自動(dòng)配送。

5)AGV小車將物料配送至指定工位地點(diǎn)后，通過RFID技術(shù)自動(dòng)完成配送。

6)有設(shè)計(jì)變更時(shí)，MES系統(tǒng)提前將變更信息傳輸至WMS系統(tǒng)中，WMS系統(tǒng)依據(jù)設(shè)計(jì)變更信息進(jìn)行最小配送單元物料的調(diào)整。

2.1.5 質(zhì)量控制智能化

通過智能傳感器、二維碼、RFID射頻和MES系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品質(zhì)量在線檢測和過程控制。

1)通過在生產(chǎn)線上設(shè)置傳感器、測控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)在線監(jiān)控，檢測數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)歸檔與反饋到系統(tǒng)，可及時(shí)發(fā)現(xiàn)不合格品，調(diào)整工序加工能力，提高產(chǎn)品質(zhì)量。

2)通過二維碼、RFID射頻自動(dòng)采集工件與物料信息，通過MES系統(tǒng)技術(shù)實(shí)現(xiàn)工件在線監(jiān)控，防止工件加工錯(cuò)誤和裝配錯(cuò)誤；建立產(chǎn)品對(duì)應(yīng)的質(zhì)量電子履歷，將數(shù)據(jù)反饋到MES系統(tǒng)中進(jìn)行體現(xiàn)，支持質(zhì)量電子履歷數(shù)據(jù)的記錄、查詢、匯總和分析功能，實(shí)現(xiàn)質(zhì)量過程檢測的實(shí)時(shí)性和可追溯性。

3)數(shù)字化質(zhì)量記錄終端。半自動(dòng)化和人工質(zhì)檢的工序采用數(shù)字化終端，質(zhì)檢人員直接將產(chǎn)品檢測數(shù)據(jù)錄入移動(dòng)終端，移動(dòng)終端通過二維碼或RFID射頻標(biāo)簽自動(dòng)完成對(duì)產(chǎn)品、操作者、加工設(shè)備和其他生產(chǎn)信息的識(shí)別，自動(dòng)完成產(chǎn)品質(zhì)量記錄電子履歷，并將質(zhì)量數(shù)據(jù)匯總，通過SPC質(zhì)量分析管理系統(tǒng)進(jìn)行處理后反饋到MES系統(tǒng)，實(shí)時(shí)發(fā)布到移動(dòng)終端。

3 取得的成效

1)效率提升。實(shí)現(xiàn)集中式工藝分區(qū)、精益化工位設(shè)計(jì)，工藝流程更為緊湊，工序間距縮短，物料流轉(zhuǎn)更加迅速，生產(chǎn)效率提升了約30%。

2)柔性制造能力。解決多品種、小批量的生產(chǎn)在同一產(chǎn)線內(nèi)的柔性和混線生產(chǎn)能力，小批量試制與大批量投產(chǎn)同步進(jìn)行能力加強(qiáng)；設(shè)備柔性制造能力加強(qiáng)。

3)環(huán)境改善。改善生產(chǎn)作業(yè)環(huán)境，降低工人勞動(dòng)強(qiáng)度，強(qiáng)調(diào)人機(jī)工程，充分體現(xiàn)綠色智造。

4)經(jīng)濟(jì)效益。每年質(zhì)量損失率減少10%，運(yùn)營成本降低18%。

4 結(jié)語

在既有的三維工程化平臺(tái)和ERP平臺(tái)基礎(chǔ)上進(jìn)行擴(kuò)展，構(gòu)建智能制造信息化平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)了設(shè)計(jì)、工藝、制造一體化，以及制造過程、信息采集、物料配送、產(chǎn)品質(zhì)量管控的智能化。不僅顯著提升了制造管控水平、生產(chǎn)與物流系統(tǒng)的柔性能力，提高了產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)效率，削減了人力成本，而且極大地改善了作業(yè)環(huán)境，降低了安全隱患。通過智能制造研究與應(yīng)用，有助于該領(lǐng)域智能化工廠建設(shè)的標(biāo)準(zhǔn)體系和智能化生產(chǎn)管控標(biāo)準(zhǔn)流程的建立，對(duì)整個(gè)軌道交通裝備制造業(yè)具有非常重大的示范意義。